本文是以研究微弱电流信号的实验装置为目标，采用压电叠堆作为微驱动器,压电升降台作为驱动Z轴位移的宏驱动器，结合二维压电精密位移平台、探针、放大电路、手动位移台、手动倾斜台等其他仪器设备组建了三维精密驱动系统—SPM（扫描探针显微镜）系统。研究微弱电流信号的检测装置旨在实现SPM系统中隧道效应产生的微弱电流的检测，研究出实用、集成度高的微弱电流检测装置，进一步促进SPM系统研究的发展。基于系统功能要求，确定系统的硬件、软件和机械设计方案。设计电路图并进行制板，然后完成硬件电路调试；根据要实现的功能完成软件设计，编程完成后和硬件电路进行软硬件调试；设计并加工机械装置。通过把机械装置、硬件电路和软件进行系统综合，完成SPM系统的搭建和综合调试，并开展系统实验，实现了系统的设计功能。通过对SPM系统的各个子系统进行测试和优化，提高了SPM系统的稳定性和可靠性。为了实现隧道效应的微弱电流检测装置的设计，完成了SPM探针的制备，微弱电流信号检测电路及信号处理电路的设计。采用Multisim软件对设计的电路进行了仿真验证，然后用AltiumDesigner进行原理图绘制并完成PCB制板，并对完成的硬件电路进行调试。课题完成了数字信号处理，实现了PID控制，用MATLAB结合C语言在dSPACE控制环境下完成了SPM中Z轴的控制程序及精密驱动控制程序的编写和调试，完成了SPM系统的设计和调试，并开展了相关实验，实验结果表明成功检测到了微弱的电流信号，实现了隧道效应的微弱电流检测装置的设计。